在移动传输核心网络引入ASON技术的分析

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一、前言
    随着以太网与互联网应用的迅猛发展，数据通信在现代通信中所占的比重越来越大。从2002年起，光网络传输技术日益引起人们的重视并取得了飞速发展，目前，光网络技术正朝着传输与交换融为一体的智能光网络（ASON）的方向演进。随着通信技术的迅猛发展，移动传输网络核心层（2G/3G）在移动传输网络中具有越来越重要的作用。
二、2G传输网络核心层分析
    2G传输网络核心层结构如图1所示。
    2.1　核心层业务分析
    2G传输网络由接入层（BTS Access）和核心层（Core Schedule）构成。接入层提供从基站到BSC的业务传输。核心层包括城域核心层和城市间长途骨干层，城域核心层承载BSC汇聚到MSC以及城域内MSC之间的业务，长途骨干层用于城市间MSC之间业务。

图1　　2G传输网络核心层结构

    核心层中主要是TDM的语音业务，另有少量GPRS数据业务。随着网络的发展，核心层节点之间，主要是各MSC之间，存在着大量的业务，约占全网业务量的60％~70％，如图2所示。

图2　　2G核心传输网络业务分布

    在移动传输网络中，用户和业务的发展存在动态性和突发性的特点，必须及时地、不断地提高系统容量，以保证网络通信质量，吸引更多用户。对于传输网络来说，要求其对新增业务能够快速响应，然而，在当前静态的SDH网络情况下，开通业务可能需要先分析网络历史配置数据，分析时隙资源，然后进行点到点的业务配置。
    移动核心网络中业务数量众多（成千上万条），这类工作可能会更为繁琐和耗时，业务开通时间也许需要几周甚至更长的时间，不仅耗费了大量人力成本，而且延迟开通可能会带来相当的经济利益损失。
    2.2　网络维护分析
    随着移动传输核心网络的发展，需要在业务管理、升级、扩容等方面持续投入维护成本。传统的网络属于静态网络，拓扑和业务都采用静态配置，缺乏灵活性，对于业务复杂的移动核心传输网络，往往带来很大的维护工作量。如扩容时需要仔细分析原来环环相扣的结构，可能涉及改变环拓扑甚至需要调整大量业务。而在静态网中改变环拓扑和调整业务往往非常繁琐，并且带来了风险。如果在传输维护方面投入较大的工作量，必然会影响对主营业务的投入。
    2.3　网络安全性分析
    MSC节点之间，尤其是TMSC之间，存在大量的业务，需要非常高的安全保证。环形的传输网络结构只能保护单点断纤，而核心节点之间的链路较长，光纤多点中断的机率增加，一旦中断，必然对通话造成很大影响。在当前移动用户市场激烈竞争的情况下，可能带来用户满意度的降低甚至造成用户的离网， 所以需要尽可能地保障传输核心层的安全性。
三、ASON引入2G传输核心网络带来的好处
    3.1　对业务的快速响应　
    ASON作为一种动态传输网络，可以实现快速的业务响应，进行业务的快速自动建立。选择源宿节点后确认带宽信息和限制条件，1~2 s内即可自动建立业务，这就可以适应移动核心网络业务发展动态性的特点，对大量新业务配置开通提供便利。
    3.2　提高网络维护的便利性
    ASON的动态功能还体现在可以灵活调整业务的路径，这在很大程度上带来了维护的便利。例如在网络升级、改造优化或扩容过程中，可能需要调整核心层大量业务的路径，使用ASON可以很轻易地将整条业务调整到需要的路径（调整过程中业务不会中断，仅有小于1 ms的B3误码），这在静态传输网络中是很难做到的。如图3所示，A-H的业务可以根据需要调整至任何路径。

图3　　ASON的动态业务路径调整功能

    3.3　ASON规划带来全网的优化配置
    由于传统光传输网采用的都是固定的光链路连接模式，对带宽的指配基本上是静态的，而ASON则不然，其特点在于动态和全网的整体优化。这一“静”一“动”，就导致了网络规划方法的本质差异。
    传统传输网络规划是基于单条业务点到点的思想来组织全网通路的，因此规划结果从全网来看往往不是最优的，尤其是对于像移动核心传输网这样存在成千上万条业务的复杂网络，非优化的结果往往浪费了大量的传输资源。
    ASON的规划方法是以现代优化理论为基础，是基于网络全局和流量工程来进行规划，其结果可较好地趋于全网最优。在满足业务需求的情况下，使用尽量少的资源，从而减少运营商的投资成本。
    3.4　网络安全性的提高
    传统的网络使用环保护，只能保护单点断纤，ASON可运用于环结构，但如果使用Mesh网络结构，则可以充分发挥ASON抗多点失效的能力，在网络多条链路失效的情况下保护业务，实现“有路即通”，有效地提高了网络的安全性。如图4所示，即使存在3处断纤（A-B，A-C，C-D），对于A-C的业务仍然可以不中断。

图4　　ASON 的抗多点失效功能

    Mesh网络在安全性提高的同时也降低了维护成本，因为有了抗多点失效的保护，就没有必要像传统SDH环网那样，在光纤中断后，必须立即派人到现场进行勘察并修复光纤，而是可以容忍更长的修理时间，可在条件具备时，如备件到货后，在人力和时间都比较充分的情况下再进行恢复，减少维护成本的投入。
四、3G传输网核心层分析
    由于建设的继承性，3G传输网络是叠加在2G传输网络基础之上的，3G核心传输网络相对2G核心传输网络的主要变化有：
     a） 业务类型的多样化。在原有2G网络TDM语音业务的基础上，3G网络语音业务将以ATM承载，同时将存在大量的移动数据业务（GE/FE、承载视频、网页、文件下载等业务），核心传输网络将存在TDM/ATM/IP等多种业务类型。
     b） 业务的动态性和突发性更明显。3G用户的业务上下载带宽远超过2G移动语音的16 kbit/s，对每个3G无线用户来说，可支配的带宽从语音的12.2 kbit/s到HSDPA可提供的峰值14.4 Mbit/s，不仅可以打电话，而且可以随时体验视频通话、网络游戏、网络电视、网络下载等高速无线业务。随着3G业务的大范围开展，业务的动态性和突发性更强，对核心传输网络对新增业务的响应提出了更高的要求，同时，带宽分配和管理以及网络资源的均衡难度也相应增加。
     c） 核心节点数目的减少。随着设备容量增加和对维护要求的提高，核心交换节点向少数点收缩是网络发展的趋势。3G网络中的核心节点从2G中的MSC变为MGW/SGSN/MSC Server，从BSC变为RNC，3G中RNC站点数目将少于2G中的BSC（如图5所示），RNC将收缩到与MSC Server、MGW、SGSN共机房，核心节点数目大大减少，有时一个城市往往只有1~2个核心节点。收缩的核心节点网络拓扑将趋于简单， 城域核心层被弱化或者消失，但核心节点将承载更多的业务，核心节点之间的直达业务增加，距离也相应增加，对传输安全性也提出了更高的要求。

图5　　3G网络核心站点数目减少和业务类型变化

     d） 网络资源占用的增加。随着3G用户的发展，移动数据业务的比重将越来越大。对于这些数据业务，QoS要求各有不同，如果和话音业务一样都采取传统SDH预留100％的保护带宽，则会消耗大量的核心网络资源。
五、ASON带给3G核心传输网络的好处
    ASON在2G核心传输网络的作用在3G网络中同样得到体现。
     a） ASON的自动业务建立特性在3G核心传输网络中的优势将体现得更明显，用户可以灵活快速地建立多种类型和带宽的业务，为业务的响应带来极大的便利，满足3G网络业务的动态性和突发性要求；同时，流量工程特性也可以很好地均衡大量复杂业务的资源分配。
     b） ASON的灵活扩展性和业务调度能力使3G核心传输网络的维护更加便利，同时也可以很好地配合3G核心传输网络在2G核心网络基础上的叠加扩容。
     c） 强大的ASON规划能力将合理地配置3G核心传输网络中的多类型业务，达到资源的优化合理利用。
    ASON能够在以下方面适应3G核心传输网的发展。
     a） 满足3G业务发展变化的Mesh网络结构。3G网络核心节点站点收缩和数目的减少，可以比2G网络更容易实现度数高的Mesh拓扑，从而进一步提高网络的安全性，保障各大核心节点之间的业务正常进行。
     b） ASON的SLA适应3G核心传输网络业务的不同QoS特性。3G核心传输网络的业务有流类（如实时视频）、会话类（如语音）、背景类（如文件下载）等多种类型，其QoS要求各有不同。
     ASON可根据安全性和实时性要求提供不同的业务等级，这也是运营商响应业务多样化、个性化需求的有力保证，有利于提高用户的满意度和企业竞争力，增加ARPU值。
     c） 网络带宽利用率的提高。3G网络中的移动数据业务（FE/GE）有很大一部分是实时性要求一般的业务（如文件下载等背景类）。对于这些业务不需要预留100％的保护带宽，可以利用Mesh网共享的保护带宽，有效地提高带宽利用率。在传统环保护方式下，带宽利用率为50％；在Mesh网络共享保护方式下，带宽利用率可提高到60%～70%。根据经验数据，同环网相比，Mesh网络利用率可以提高10％~30％。高效的网络利用率可以节省大量的核心网络资源，减少投资成本。
六、结束语
    ASON是现代光网络技术的发展方向，它把传输技术与交换技术融为一体，实现了传送技术的重大突破。目前，ASON技术已经基本成熟，规模技术正逐步展开。随着通信技术的继续发展，ASON技术必将在3G中占有越来越重要的地位并将得到更加广泛的应用。
参考文献
    1　Transmission Systems USING Optic Fibers. ITU-T Journal CCITT Study Group XV，1980
    2　YD/T 767-1995. SDH 光缆系统计设备的保护-线形复用段、自愈环及其他类型结构. 中华人民共和国邮电部
    3　自动交换网络（ASON）技术要求：第一部分 自动交换光网络体系结构和总体要求. 中华人民共和国信息产业部
    4　Architecture for the automatically switched optical network（ASON）. ITU-T G.8080/Y.1304
    5　Architecture and requirement for routing in the automatically switched optical network. ITU-T G.7715/Y.1704.2